大木偶城的现任主人决定将这座充满传说的古堡搬到美国，在搬迁之际，主人邀请十几位与其关系密切的人物来古堡做客。而在之后，古堡内接二连三地发生案件。与此同时，名侦探森江春策在列车上遇到了奇怪案件，死者在弥留之际让其到大木偶城去，而在调查案件的过程中，森江春策又无意间发现了侦探小说《大木偶城》的存在。现实中所有的线索都指向一个貌似不存在的地点——大木偶城。随着时间的流逝，两条故事线逐渐相交，两条故事线的人聚在一起，在虚实混淆的世界里，共同寻找案件的真相。
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